DE60217031T2 - Vorrichtung zur Deckung des Lenkwinkels bei einer Hilfskraftlenkung - Google Patents

Vorrichtung zur Deckung des Lenkwinkels bei einer Hilfskraftlenkung Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung eines absoluten Drehwinkels eines Lenksystems, wie einem Lenksystem, welches von einer Links-Lenkgrenze zu einer Rechts-Lenkgrenze etwa dreimal gedreht wird.
  • Hinsichtlich eines Aufbaus zur Erfassung eines Lenkdrehwinkels eines Lenkrades gibt es im allgemeinen ein in der japanischen Patentoffenlegungsschrift (JP-A) Nr. 8-101026 beschriebenes Beispiel oder ähnliches.
  • Der in der oben erwähnten Veröffentlichung beschriebene Aufbau ist ein Drehgeber vom Inkrementaltyp, der so aufgebaut ist, daß kreisförmige ringartige Schlitzplatten konzentrisch angebracht sind, an denen an einer unteren Flächenseite eines Lenkrads in einem vorgegebenen gleichförmigen Abstand radiale Schlitze gebildet sind. Ein optischer Sensor in einer festen Lage erfaßt die Schlitze auf den Schlitzplatten, die zusammen mit dem Lenkrad gedreht werden. Ein Drehwinkel des Lenkrads wird durch eine erfaßte Schlitznummer bestimmt.
  • Darüber hinaus gibt es auch einen Drehgeber vom absoluten Typ, der derart aufgebaut ist, daß ein binärere n Bitcode in Schlitze geschnitten ist, um einen absoluten Drehwinkel zu bestimmen.
  • Für den Fall des früher erwähnten Inkrementaltypdrehgebers ist der Aufbau jedoch so gemacht, daß ein absoluter Drehwinkel zur vorliegenden Zeit immer festgehalten ist, und ein neuer Drehwinkel des Lenkrads bestimmt wird, indem die durch die Drehung erfaßte Schlitzanzahl erhöht oder verringert wird. Demgemäß wird, sobald ein Verrückung erzeugt wird, der Drehwinkel unter Beibehaltung der Verrückung anschließend danach bestimmt, so daß ein spezieller Mechanismus zur Korrektur der Verrückung wie etwa eine Startpunktkorrektur oder ähnliches erforderlich ist.
  • Weiter kann der später erwähnte Absoluttypdrehgeber den absoluten Drehwinkel ohne das Erfordernis der Verrückungskorrektur erfassen. Es ist jedoch nicht möglich, einen Drehwinkel über 360° zu erfassen, wie er ist.
  • Darüber hinaus ist aus der Schrift EP-A-1026068 eine Servolenkung bekannt, bei der ein erster Sensor den Lenkschaftwinkel erfaßt, ein zweiter Sensor die Drehung des Elektromotors erfaßt, und ein dritter Sensor die auf den Lenkschaft aufgebrachte Verdrillung erfaßt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkdrehwinkelerfassungsvorrichtung einer Servolenkung, die bei einer Ritzelwelle einen absoluten Drehwinkel über 360° erfassen kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Lenkdrehwinkelerfassungsvorrichtung einer Servolenkung offenbart, welche eine Antriebskraft eines Motors zur Unterstützung einer Lenkung über einen Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus auf eine Lenkritzelwelle aufbringt. Die Lenkdrehwinkelerfassungsvorrichtung umfaßt eine Lenkritzelwellendrehlagenerfassungseinrichtung zur Erfassung einer Drehlage der Lenkritzelwelle bezüglich eines festen Teils; eine Motorphasenerfassungseinrichtung zur Erfassung zyklischer Drehphasenzustände des Motors; und eine Lenkdrehwinkelerfassungseinrichtung zur Erfassung eines absoluten Drehwinkels über 360° der Lenkritzelwelle auf Grundlage einer von der Lenkritzelwellendrehlagenerfassungseinrichtung erfaßten Lenkritzelwellendrehlageinformation und einer von der Motorphasenerfassungseinrichtung erfaßten Motorphaseninformation.
  • Ein Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis des Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus ist derart festgesetzt, daß die Drehphasenzustände des Motors bei Umläufen von 360° der Lenkritzelwellendrehlage verschieden sind.
  • Wie beansprucht, umfaßt eine Lenkdrehwinkelerfassungsvorrichtung einer Servolenkung, welche eine Antriebskraft eines Motors zur Unterstützung einer Lenkung über einen Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus auf eine Lenkritzelwelle aufbringt, eine Lenkritzelwellendrehlagenerfassungseinrichtung, die zur Erfassung einer Drehlage der Lenkritzelwelle bezüglich eines festen Teiles ausgelegt ist; und eine Motorphasenerfassungseinrichtung, die zur Erfassung zyklischer Drehphasenzustände des Motors ausgelegt ist.
  • Die Vorrichtung weist auch eine Lenkdrehwinkelerfassungseinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, auf Grundlage einer von der Lenkritzelwellendrehlagenerfassungseinrichtung erfaßten Lenkritzelwellendrehlageninformation und einer von der Motorphasenerfassungseinrichtung erfaßten Motorphaseninformation einen absoluten Drehwinkel über 360° der Lenkritzelwelle zu erfassen.
  • Ein Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis des Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus ist derart festgesetzt, daß die Drehphasenzustände des Motors bei Zyklen von 360° der Lenkritzelwellendrehlage unterschiedlich sind.
  • Die Lenkritzelwellendrehlagenerfassungseinrichtung kann ein optisches Modul aufweisen.
  • Das optische Modul kann ebenfalls Teil eines Verdrillungssensors sein.
  • Erfindungsgemäß weist das optische Modul eine Reflexionsscheibe auf, die an einer Seite der Lenkritzelwelle angebracht (adhered) ist, und ein Barcodemuster, das an der Reflexionsscheibe derart befestigt ist, daß das optische Modul die Barcodemuster der Reflexionsscheibe liest.
  • Erfindungsgemäß ist das optische Modul Teil eines Verdrillungssensors, der dazu ausgelegt ist, einen Verdrillungswert auf Grundlage einer Winkeldifferenz einer Eingangswelle bezüglich der Lenkritzelwelle zu erfassen. Der Verdrillungssensor kann darüber hinaus eine zweite Reflexionsscheibe, die zur Seite der Eingangswelle angebracht ist, und ein Barcodemuster aufweisen, das an der Reflexionsscheibe derart angebracht ist, daß das optische Modul ebenfalls die Barcodemuster der reflektiven Scheibe liest.
  • Die vorliegende Erfindung ist mit der unten gegebenen ausführlichen Beschreibung und mit den beiliegenden Zeichnungen vollständiger zu verstehen, welche nicht als eine Einschränkung der Erfindung gesehen werden sollten, sondern nur der Erläuterung und dem Verständnis dienen.
  • Die Zeichnungen
  • 1 ist eine schematische Ansicht eines Rückaufrisses einer gesamten elektrisch angetriebenen Servolenkung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ist eine Querschnittsansicht eines inneren Bereiches eines Getriebegehäuses;
  • 3 gibt eine Entwicklung eines Motors und einer Armaturwindung eines Rotors an;
  • 4 ist eine Tabelle, die jeweilige Änderungen eines Motorphasenzustands, einer Drehanzahl des Lenksystems, einer Drehlage des Lenksystems, und eines Absolutdrehwinkels des Lenksystems zeigt, wenn die Motorumdrehungsanzahl um die erste Runde liegt;
  • 5 ist eine Tabelle, die jeweilige Änderungen eines Motorphasenzustands, einer Drehanzahl des Lenksystems, einer Drehlage des Lenksystems, und eines Absolutdrehwinkels des Lenksystems zeigt, wenn die Motorumdrehungsanzahl um die siebzehnte Runde liegt;
  • 6 ist eine Tabelle, die jeweilige Änderungen eines Motorphasenzustands, einer Drehanzahl des Lenksystems, einer Drehlage des Lenksystems, und eines Absolutdrehwinkels des Lenksystems zeigt, wenn die Motorumdrehungsanzahl um die dreiunddreißigste Runde liegt; und
  • 7 ist eine Tabelle, die jeweilige Änderungen eines Motorphasenzustands, einer Drehanzahl des Lenksystems, einer Drehlage des Lenksystems, und eines Absolutdrehwinkels des Lenksystems zeigt, wenn die Motorumdrehungsanzahl um die neunundvierzigste Runde liegt.
  • Im folgenden wird mit Bezug auf die 1 bis 7 eine Beschreibung einer Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung gegeben.
  • 1 ist ein schematischer Rück-Aufriß einer elektrisch angetriebenen Servolenkung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Die elektrisch angetriebene Servolenkung 1 ist derart aufgebaut, daß eine Zahnstange 3 in einem im wesentlichen zylindrischen Zahnstangengehäuse 2 aufgenommen ist, welches in einer seitlichen Richtung eines Fahrzeugs (übereinstimmend mit einer seitlichen Richtung in 1) in einer solchen Weise ausgerichtet ist, daß sie in einer seitlichen axialen Richtung frei gleiten kann.
  • Zugstangen 4 und 4 sind mit beiden Endbereichen der Zahnstange 3 verbunden und ragen von beiden Endöffnungen des Zahnstangengehäuses 2 über Verbindungen heraus. Die Zugstangen 4 und 4' werden gemäß einer Bewegung der Zahnstange 3 bewegt. Gesteuerte Räder des Fahrzeugs werden über einen Lenkmechanismus gesteuert.
  • Ein Lenkgetriebegehäuse 10 ist an einem rechten Endbereich des Zahnstangengehäuses 2 vorgesehen.
  • Mit Bezug auf die 1 und 2 ist ein Eingangsschaft 11 mit einem Lenkschaft verbunden, an dem ein Lenkrad (nicht gezeigt) integral angebracht ist, und ist über eine Verbindung gegenüber dem Lenkgetriebegehäuse 10 über ein Lager schwenkbar. Der Eingangsschaft 11 ist mit einer Lenkritzelwelle 13 derart verbunden, daß er über eine Torsionsfeder 12 innerhalb des Lenkgetriebegehäuses 10 relativ verdreht werden kann.
  • Ein Schraubenradgetriebe 13a der Lenkritzelwelle 13 ist mit einem Zahngetriebe 3a der Zahnstange 3 in Eingriff.
  • Demnach dreht eine Lenkkraft, welche gemäß einer Drehoperation des Lenkrads auf den Eingangsschaft 11 übertragen wird, die Lenkritzelwelle 13 über die Torsionsfeder 12, so daß die Zahnstange 3 aufgrund des Eingriffs zwischen dem Schraubenradgetriebe 13a der Lenkritzelwelle 13 und des Zahngetriebes 3a in der seitlich axialen Richtung gleitet.
  • Die Zahnstange 3 wird von einer Rückseite durch eine von einer Zahngetriebeführungsfeder 14 energetisch versorgten Zahngetriebeführung 15 gedrückt.
  • Ein Motor 20 ist an einem oberen Bereich des Lenkgetriebegehäuses 10 angebracht. Ein Schnecken-Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus 25 zur Verringerung der Antriebskraft des Motors 20 für die Übertragung auf die Lenkritzelwelle ist innerhalb des Lenkgetriebegehäuses 10 aufgebaut.
  • Der Schnecken-Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus 25 ist derart aufgebaut, daß eine koaxial mit einer Antriebswelle des Motors 20 verbundene Schnecke 27 mit einem Schneckenrad 26 in Eingriff ist, welches in einen oberen Bereich der Lenkritzelwelle 13 eingepaßt und daran befestigt ist.
  • Eine Anzahl der Rädergetriebe des Schneckenrads 26 beträgt 65. Eine Anzahl von Frasgängen der Schnecke 27 beträgt 4. Ein Schnecken-Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis beträgt 16.25.
  • Die Antriebskraft des Motors 20 wird auf die Lenkritzelwelle 13 über den Schnecken-Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus 25 aufgebracht, um eine Lenkoperation zu unterstützen.
  • Ein Verdrillungssensor 30 ist in einem weiter oberen Bereich des Schnecken-Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus 25 vorgesehen.
  • Reflexionsscheiben 31 und 32 haften jeweils an einer Seite des Eingangsschafts 11 und einer Seite der Lenkritzelwelle 13 bezüglich der Torsionsfeder 12. Ein optisches Modul 33, das dazu ausgelegt ist, Barcodemuster 31a und 32a zu lesen, welche jeweils an den Reflexionsscheiben 31 und 32 vorgesehen sind, ist befestigt, wodurch der Torsionssensor 30 gebildet ist.
  • Das optische Modul 33 liest die Barcodemuster 31a und 32a der jeweiligen Reflexionsscheiben 31 und 32. Der Verdrillungssensor 30 erfaßt einen Verdrillwert auf Grundlage einer Winkeldifferenz.
  • Darüber hinaus kann der Verdrillungssensor 30 eine Drehlage der Lenkritzelwelle 13 bezüglich eines festen Teils erfassen, in dem er das Barcodemuster 32a der Reflexionsscheibe 32 an einer Seite einer Lenkritzelwelle 13 liest. Der Verdrillungssensor 30 dient ebenfalls als eine Lenkritzelwellendrehlage-Erfassungseinrichtung.
  • Der die Lenkoperation unterstützende Motor 20 ist ein Stromrichtermotor. Der Motor 20 ist derart aufgebaut, daß drei Armaturwindungen Lu, Lv und Lw in 18 Schlitzen gebildet sind. Ein Rotor 21 (nicht in der Figur gezeigt), in dem sechs Magnete, enthaltend Nordpole und Südpole, abwechselnd aufgebaut sind.
  • Wenn aufeinanderfolgend Nummern an den 18 Schlitzen, um die die Armaturwindungen Lu, Lv und Lw gewunden sind, befestigt sind und diese vom ersten Pol zum achtzehnten Pol gesetzt sind, ist ein Hallelement Hu zwischen dem fünfzehnten Pol und dem sechzehnten Pol angeordnet, ein Hallelement Hv ist zwischen dem dreizehnten Pol und dem vierzehnten Pol angeordnet, und ein Hallelement Hw ist zwischen dem siebzehnten Pol und dem achtzehnten Pol angeordnet.
  • Demnach ist ein Intervall von 40° zwischen dem Hallelement Hv und dem Hallelement Hu, und zwischen dem Hallelement Hu und dem Hallelement Hw erzeugt. Drei Hallelemente Hu, Hv und Hw können sechs Phasenzustände während einer Drehung von 120° erfassen, die einem minimalen Drehwinkel entsprechen, um den der Rotor 21 rotiert und Phasenzustände (Drehlagen) von Nordpol und Südpol die gleichen werden.
  • 3 ist eine Ansicht, die den Rotor 21 des Motors 20 und den ersten Pol bis zum achtzehnten Pol zeigt, die von den Armaturwindungen Lu, Lv und Lw in einer sich linear entwickelten Weise gegeben sind. Sechs oben erwähnte Phasenzustände sind aufeinanderfolgend anhand der Zeichen (1) bis (6) dargestellt.
  • Die Hallelemente Hu, Hv und Hw erfassen sequentiell den Nordpol, den Südpol und den Nordpol in einem Phasenzustand (1), erfassen den Südpol, den Südpol und den Nordpol in einem Phasenzustand (2) nach Drehung davon um 20°, erfassen den Südpol, den Nordpol und den Nordpol in einem Phasenzustand (3) nach weiterer Drehung um 20°, erfassen den Südpol, den Nordpol und den Südpol in einem Phasenzustand (4) nach einer weiteren Drehung um 20°, erfassen den Nordpol, den Nordpol und den Südpol in einem Phasenzustand (5) nach einer weiteren Drehung um 20°, und erfassen den Nordpol, den Südpol und den Südpol in einem Phasenzustand (6) nach einer weiteren Drehung um 20°.
  • Wie oben erwähnt, sind die unterschiedlichen Phasenzustände (1), (2), (3), (4), (5) und (6) alle 20° sequentiell erfaßt. Die obige Erfassung wird dreimal wiederholt, während sich der Rotor 21 des Motors 20 eine Runde dreht. Da sich die Lenkung (die Lenkritzelwelle 13) über den Schnecken-Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus 25 während einem Zeitraum, in dem sich der Rotor 21 des Motors 20 eine Runde dreht, um einen Winkel von 360/16.25 = 22.154 dreht, und zwar auf Grundlage des Schnecken-Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis von 16.25, dreht sich die Lenkung um einen Winkel von 20/16.25 = 1.231, wenn der Phasenzustand einmal geschaltet wird (sich der Rotor 21 um 20° dreht).
  • Die Lenkung dreht sich um etwa 1,5 Umdrehungen von dem Normal-Geradeaus-Fahrzustand, und zwar jeweils in Richtung einer Linkssteuerung und einer Rechtssteuerung, d.h., sie dreht sich etwa drei Umrundungen von einer Links-Lenkgrenze zu einer Rechts-Lenkgrenze.
  • Indem der Phasenzustand (1) nahe der Links-Lenkgrenze in einen Zustand gesetzt wird, so daß die Lenkdrehanzahl in einer ersten Runde bezüglich der Motordrehanzahl 0-Runden (Start der ersten Runde) beträgt, liegt die Lenkdrehlage zwischen 0 und 1.231° und ein absoluter Lenkdrehwinkel beträgt zwischen 0 und 1.231°. Die Tabelle 1 in 4 zeigt die jeweiligen Änderungen in der Motorumdrehungsanzahl, dem Motorphasenzustand, der Lenkumdrehungsanzahl, der Lenkdrehlage und des absoluten Lenkdrehwinkels, bis die Lenkdrehung etwa drei Umrundungen ausführt (sie tritt ein wenig in die vierte Umrundung ein).
  • In diesem Fall ist die Lenkdrehlage eine Rechts-Drehwinkellage für den Fall, daß der Start des Phasenzustands (1) nahe der Links-Lenkgrenze auf 0° (Referenz) gesetzt wird. Die Lenkdrehlage wird durch das optische Modul 33 des Verdrillungssensors 30 erfaßt und wird auf 0° zurückgesetzt, wenn die Lenkung eine Umrundung bei einem Zyklus von 360° gedreht wird.
  • Der absolute Lenkdrehwinkel ist ein Rechtslenk (Rechtsdrehungs) absoluter Winkel für den Fall, daß der Start des Phasenzustands (1) nahe der Links-Lenkgrenze auf 0° (Referenz) gesetzt wird. Der absolute Lenkdrehwinkel wird durch einen Wert angezeigt, der immer in Richtung der Rechtsdrehung erhöht und in Richtung der Linksdrehung verringert wird, unabhängig von dem Zyklus. Alle Lenkwinkel des Lenksystems können durch den absoluten Lenkdrehwinkel ausgedrückt werden.
  • Wie aus den 4 bis 7 zu verstehen ist, sind die Motorphasenzustände bei derselben Lenkdrehlage in den jeweiligen Runden der Lenkumdrehungsanzahl voneinander unterschiedlich.
  • Zum Beispiel ist in dem Fall, daß die Lenkdrehlage nahe 0° ist, der Phasenzustand bei der ersten Runde (Nullrunde) der Lenkumdrehungsanzahl (1) (siehe 4), der Phasenzustand bei der zweiten Runde ist (5) (siehe 5), der Phasenzustand bei der dritten Runde ist (3) (siehe 6) und der Phasenzustand bei der vierten Runde ist (2) (siehe 7), und diese sind in den verschiedenen Zuständen voneinander unterschiedlich.
  • Das liegt daran, daß das Schnecken-Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis auf 16.25 gesetzt ist, und der Motorphasenzustand bei gleicher Lenkdrehlage festgesetzt ist, um bei jeweiligen Runden der Lenkumdrehungsanzahl unterschiedlich voneinander zu sein.
  • Demgemäß ist es bei gleicher Lenkdrehlage von dem Phasenzustand des Motors bekannt, welche Rundennummer die Lenkumdrehungsanzahl ist, so daß der Lenkwinkel bis etwa drei Umrundungen der Lenkung durch den absoluten Winkel erfaßt werden kann, indem der absolute Lenkdrehwinkel durch Hinzuaddieren von 360° zu der Lenkdrehlage im Fall der zweiten Runde, Hinzufügen von 720° dazu im Fall der dritten Runde, und Hinzufügen von 1080° dazu im Fall der vierten Runde bestimmt wird. Dann erhält und verarbeitet ein Computer einen Lenkdrehlagensignalauswurf von dem optischen Modul 33 des Verdrillungssensors 30 und ein Motorphasenzustandssignalauswurf von dem Hallelement, um den absoluten Winkel des Lenkwinkels zu errechnen.
  • Da der Phasenzustand des Motors 20 bestimmt wird, indem die Hallelemente Hu, Hv und Hw verwendet werden, welche die Drehlage des Rotors erfassen, ist es nicht notwendig daß ein weiterer Erfassungsapparat unabhängig vorgesehen wird.
  • Der Aufbau zum Erfassen der Drehlage des Rotors umfaßt einen optischen Typ, einen Hochfrequenzinduktionstyp, ein magnetischer Widerstand-Elementtyp und ähnliches in Zugabe zu dem Hallelementtyp. Jeder von diesen kann jedoch zur Erfassung des Phasenzustands des Motors herangezogen werden.
  • In diesem Fall wird der absolute Lenkdrehwinkel beispielhaft verwirklicht, indem der Lagestart nahe der Links-Lenkgrenze auf 0° (Referenz) gesetzt wird. Es kann jedoch die neutrale Lenklage als Referenz gesetzt werden.
  • Die Lenkdrehlage kann erfaßt werden, indem das optische Modul 33 des Verdrillungssensors 30 verwendet wird. In diesem Fall ist der weitere Erfassungsapparat nicht erforderlich.
  • Wie oben erwähnt, ist es möglich, den absoluten Drehwinkel des Lenksystems durch diesen einfachen Aufbau zu erfassen.
  • Darüber hinaus ist es durch Verwendung des Schnecken-Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus 25 möglich, ein kompaktes und Hochgeschwindigkeits-Reduktionsverhältnis zu erhalten. Darüber hinaus ist es möglich, das Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis einfach zu ändern, indem die Anzahl der Frasgänge festgesetzt wird.
  • Das Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis, das dafür sorgt, daß der Motorphasenzustand bei gleicher Lenkdrehlage für die jeweiligen Runden der Lenkumdrehungsanzahl voneinander verschieden sind, ist nicht auf 16.25 eingeschränkt und kann geeignet geändert werden.
  • Da das Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis des Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus so gesetzt wird, daß die Drehungsphasenzustände des Motors bei einem Zyklus von 360° der Lenkritzelwellenlage unterschiedlich sind, kann die Lenkdrehwinkelerfassungseinrichtung die Drehlage der Lenkritzelwelle bei einem Umlauf bei 360° auf Grundlage der Kombination zwischen der Information bezüglich der Lenkritzelwellendrehlage und der Motorphaseninformation identifizieren, um den absoluten Drehwinkel über 360° der Lenkritzelwelle zu erfassen.
  • Darüber hinaus ist in einigen Ausführungsformen des Lenkdrehwinkelerfassungsapparats des Lenksystems der Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus ein Schnecken-Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus. Vorteilhaft ist es durch Verwendung des Schnecken-Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus möglich, das kompakte und Hochgeschwindigkeits-Verringerungsverhältnis zu erzielen. Darüber hinaus wird es einfach, das Geschwindigkeitsverringerungsverhältnisses zu ändern, indem die Anzahl der Frasgänge der Schnecke geändert wird.
  • Darüber hinaus ist bei einigen Ausführungsformen des Lenkdrehwinkelerfassungsapparats des Lenksystems so, daß die Lenkritzelwellendrehlageerfassungseinrichtung ein Drehgeber ist, die optisch ein Muster liest, welches in einem Umfang der Lenkritzelwelle vorgesehen ist, um die Lenkritzelwellendrehlage zu erfassen. Vorteilhaft ist es möglich, die Drehlage der Lenkritzelwelle bezüglich des festen Teils bei geringen Kosten genau zu erfassen, indem ein allgemeiner Drehgeber verwendet wird.
  • Darüber hinaus ist der Motor bei einigen Ausführungsformen des Lenkdrehwinkelerfassungsapparats des Lenksystems ein Stromrichtermotor. Die Motorphasenerfassungseinrichtung ist ein Hallelement zur Erfassung der Drehlage des Rotors in dem Motor. Vorteilhaft ist es möglich, den Drehphasenzustand des Motors auf Grundlage der magnetischen Pol-Lage des Rotors in dem Motor von dem Hallelement möglich, indem der Stromrichtermotor für den Motor für die Lenkritzelwelle aufgebracht wird, um die Lenkung zu unterstützen. Der Apparat zum ausschließlichen Erfassen des Rotationsphasenzustands ist nicht unabhängig erforderlich und es ist möglich, geringe Herstellungskosten zu erreichen.
  • Wie bis hierher erläutert, sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausführlich mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben worden. Die speziellen Konfigurationen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht auf die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, solange diese Konfigurationen nicht von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen, wie er in den anhängigen Ansprüchen definiert ist.

Claims (9)

  1. Lenkdrehwinkelerfassungsvorrichtung einer Servolenkung (10) bei welcher eine Antriebskraft eines Motors (20) über einen Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus (25) auf eine Lenkritzelwelle (13) aufgebracht wird, um eine Lenkung zu unterstützen, mit: einer Lenkritzelwellendrehlagenerfassungseinrichtung (30), die zur Erfassung einer Drehlage der Lenkritzelwelle (13) bezüglich einem festen Teil ausgelegt ist; einer Motorphasenerfassungseinrichtung (Hu, Hv, Hw), die zur Erfassung zyklischer Drehphasenzustände des Motors (20) ausgelegt ist, und einer Lenkdrehwinkelerfassungseinrichtung, die dazu ausgelegt ist, auf Grundlage einer von der Lenkritzelwellendrehlagenerfassungseinrichtung erfaßten Lenkritzelwellendrehlageinformation und einer von der Motorphasenerfassungseinrichtung erfaßten Motorphaseninformation einen absoluten Drehwinkel über 360° der Lenkritzelwelle (13) zu erfassen, wobei ein Geschwindigkeitsverringerungsverhältnis des Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus (25) so gesetzt ist, daß die Drehphasenzustände des Motors bei Zyklen von 360° der Lenkritzelwellendrehlage verschieden sind, wobei die Lenkritzelwellendrehlagenerfassungseinrichtung (30) ein optisches Modul (33) aufweist, und wobei das optische Modul (33) Teil eines Verdrillungssensors (30) ist, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Modul (33) eine an einer Seite der Lenkritzelwelle (13) angebrachte Reflexionsscheibe (32) und ein an der Reflexionsscheibe (32) derart befestigtes Barcodemuster (32a) aufweist, daß das optische Modul (33) die Barcodemuster (32a) von der reflektierenden Scheibe (32) liest, und daß das optische Modul (33) Teil eines Verdrillungssensors (30) ist, der dazu ausgelegt ist, einen Verdrillungswert auf Grundlage einer Winkeldifferenz eines Eingangsschafts (11) bezüglich der Lenkritzelwelle (13) zu erfassen, wobei der Verdrillungssensor (30) weiter eine zweite Reflexionsscheibe (31), die an einer Seite des Eingangsschafts (11) angebracht ist, und ein derart an der Reflexionsscheibe (31) befestigtes Barcodemuster (31a) aufweist, daß das optische Modul (33) ebenfalls die Barcodemuster (31a) der Reflexionsscheibe (31) liest.
  2. Lenkdrehwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Motorphasenerfassungseinrichtung eine Hochfrequenz-Induktionstypstruktur aufweist.
  3. Lenkdrehwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Motorphasenerfassungseinrichtung Hallelemente (Hu, Hv, Hw) aufweist, die zur Erfassung von Phasenzuständen, d.h., Drehlagen, des Motors (20) ausgelegt sind.
  4. Lenkdrehwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Motor (20) ein Stromrichterelektromotor ist, der z.B. drei Armaturwindungen aufweist, die in, z.B. achtzehn, Schlitzen gebildet sind, und drei Hallelemente (Hu, Hv, Hw) zwischen jeweiligen Paaren von Schlitzen vorgesehen sind, z.B. zwischen dem fünfzehnten und sechzehnten, zwischen dem dreizehnten und vierzehnten, und zwischen dem siebzehnten und achtzehnten.
  5. Lenkdrehwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der drei Hallelemente (Hu, Hv, Hw) derart angeordnet sind, daß ein Intervall von 40° zwischen einem ersten Hallelement (Hu) und einem zweiten Hallelement (Hv), und zwischen dem zweiten Hallelement (Hv) und einem dritten Hallelement (Hw) erzeugt ist.
  6. Lenkdrehwinkelerfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der die drei Hallelemente (Hu, Hv, Hw) derart angeordnet sind, daß sie sechs unterschiedliche Phasenzustände des Motors (20) erfassen können.
  7. Lenkdrehwinkelerfassungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die sechs unterschiedlichen Phasenzustände des Motors (20) alle 20° sequentiell erfaßt werden.
  8. Lenkdrehwinkelerfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus (25) einen Schnecken-Geschwindigkeitsverringerungsmechanismus aufweist.
  9. Lenkdrehwinkelerfassungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Motor ein Stromrichtermotor ist, der derart aufgebaut ist, daß drei Armaturwindungen in achtzehn Schlitzen gebildet sind, und der Rotor, in dem sechs Magneten, aufweisend Nordpole und Südpole, abwechselnd in einem Intervall von 60° angeordnet sind, sich dreht.
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